(57)【要約】【課題】半導体ウェーハの研磨作業中に、ヒゲの発生した研磨布などで構成される研磨部材を取り替えることなく、不織布本来の研磨仕上げ効果を得ることのできるノッチ研磨用装置を提供すること。【解決手段】半導体ウェーハ４に設けられたノッチ５部を研磨するための研磨部材３が、中央部分側に位置する合成繊維や天然繊維を主原材料とした研磨布層７と、その側面側に形成された樹脂層８とから構成されていることにより、側面の樹脂層８が、ノッチ５端部領域の鏡面加工に関与する部分になるため、この樹脂層８によりノッチ端部領域のヒゲの出現が抑制または皆無となり、ヒゲの影響が半導体ウェーハ４のノッチ外部に位置する他の部分にまで及ぶことはなくなり、かつ中央部分側に合成繊維や天然繊維を主原材料とした研磨布層が存在するため、不織布本来の研磨仕上げ効果を得ることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハに設けられたノッチ部を研磨するための研磨部材が、中央部分側に位置する合成繊維や天然繊維を主原材料とした研磨布層と、その側面側に形成された樹脂層とから構成されていることを特徴とするノッチ研磨用装置。
【請求項２】
前記樹脂層が、中央部分側に位置する合成繊維や天然繊維を主原材料とした研磨布層を挟んで両側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノッチ研磨用装置。
【請求項３】
前記樹脂層が、樹脂系の溶剤が不織布に薄く含侵した樹脂層であることを特徴とする請求項１または２に記載のノッチ研磨用装置。
【請求項４】
前記樹脂層が、研磨部材と一体の薄い樹脂系塗膜層であることを特徴とする請求項１または２に記載のノッチ研磨用装置。
【請求項５】
前記樹脂層が、接着剤で前記研磨布層に貼着された薄い樹脂膜層であることを特徴とする請求項１または２に記載のノッチ研磨用装置。
【請求項６】
前記樹脂層が、主にウレタン系の樹脂を使用して形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のノッチ研磨用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハに設けられたノッチ部を研磨するためのノッチ研磨用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハは、集積回路の製造工程において極めて高い平面度および平行度が要求され、精緻な寸法精度と形状精度を得るための平面加工は表面に研磨布を貼り付けた回転可能な定盤を備えた研磨機によって行なわれる。この加工時には単結晶であるシリコンウェーハの結晶方向などを一致させるために、その周縁部分にオリエンテーションフラット、またはノッチ部が必要となる。ノッチ部は、シリコンウェーハの周縁部分に設けられた小さい切り欠き部分であり、現在、主な切り欠き形状はＵ字形状またはＶ字形状の２種類である。特に近年は製品の歩留まりを上げるために、ウェーハ表面積の損失がより少ないＶ字形状ノッチ部が多用されている。
【０００３】
シリコンウェーハは最終工程までの各工程間では洗浄、乾燥、搬送などの一連の処理が行われる。したがって、製造工程中にウェーハの周縁部分のエッジ形状が未加工状態であると、この周縁部分と他の部材などの接触によりチッピングが生じ、微細粒子が発生することにより、この汚染粒子が処理工程で散逸して加工面を汚染し、製品の歩留まりや品質を低下させる。これを防ぐために、製造工程の初期段階でエッジ部分の面取りを行い、さらにその部分に鏡面加工を施している。
【０００４】
ノッチの傾斜面及び端面は、ノッチが周囲と大きく異なった形状をしているため、ノッチ専用のノッチ研磨用装置を用いて鏡面研磨される。ノッチ部の鏡面加工は、ノッチ部の形状に合わせた周縁部分を有する円板形状またはリング形状の研磨布などで構成される研磨部材を回転させながらウェーハのノッチ部に圧接させることで行う。ノッチ部研磨用の研磨部材は、合成繊維や天然繊維を原材料とし、それをフェルト状に仕立てたものが主流である。
【０００５】
一般に研磨作業は以下のように行われる。すなわち、まず半導体ウェーハをチャックで把持し、研磨布などで構成される研磨部材が装着されたノッチ研磨用装置の研磨部材先端と、半導体ウェーハのノッチとを向かい合わせ、スピンドルでノッチ研磨用装置を回転駆動させると同時にスラリー供給装置からノッチ研磨領域にスラリーを供給する。次いで送出し駆動装置を作動させてスピンドルとともにノッチ研磨用装置を移動させ、具体的には図６（イ）に示されるように、研磨布などで構成される研磨部材３３の先端をノッチ内に侵入させる。研磨時には、送出し駆動装置の付勢力が働き、研磨部材はノッチ研磨領域に押圧された状態で研磨が遂行される。
【０００６】
このようにして半導体ウェーハ４のノッチ研磨が進むと、ノッチ５によって繊維の一部が掻き取られる現象が起き、多数枚の半導体ウェーハ４の研磨作業が続くと、ノッチ研磨領域で掻き取られた繊維は、図６（ロ）、図７に示されるように、研磨部材の先端周囲にヒゲHが現れる。このヒゲHは、研磨布などで構成される研磨部材３３の本来の形状を崩すことになる。
【０００７】
ヒゲHは、ノッチ研磨用装置の回転によって遠心力が与えられ、鞭のように半導体ウェーハ４の表面の本来の研磨領域でない箇所を鞭打つこととなり、このヒゲHの影響は図６（ロ）で示されるように半導体ウェーハ４のノッチ外部に位置する糸面やその他の部分の領域５５にまで及び、半導体ウェーハ４の表面状態が視覚的に劣り、研磨された半導体ウェーハ４の表面精度（粗度）の信頼性すら疑われる原因になる。
【０００８】
このような事態を回避するために、一般には半導体ウェーハＷの研磨作業を途中で停止し、ヒゲの発生した研磨布などで構成される研磨部材を頻繁に取り替えることが行われており、作業効率が悪いものになっていた。
【０００９】
そのため、ヒゲの発生した研磨布などで構成される研磨部材を頻繁に取り替えないで済む様に、ブラシ状のドレッサーを回転するディスク状ポリッシャーの先端部分に常時または必要に応じて押し当てることにより、ポリッシャー先端に付着した破砕片等の異物はその擦過力により効果的に除去するようにしたもの、すなわちウェーハノッチ部に発生する線状傷の主要因となっている微細なシリコンの破砕片を効果的に取り除くようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、傾動可能なウェハチャックテーブルのウェーハ支持面の反対側に、研磨工具に発生するヒゲ状体を除去することができるヒゲ除去工具が設けられ、ウェハチャックテーブルをノッチ研磨のための傾動角の範囲外のヒゲ除去角に傾動させ、研磨部材を所定の力でヒゲ除去工具に押しつけることによりヒゲ除去を行うものもある（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
さらに 基材である不織布に樹脂を付着させ、密度の好適範囲を０．３ｇ／ｃｍ３〜０．６ｇ／ｃｍ３とし、硬さの好適範囲をアスカーＣ硬度で６０〜９０とし、使用寿命が長く、ノッチ部に傷を発生させない研磨布を用いるという技術もある（例えば、特許文献３参照）。
【００１２】
【特許文献１】特開平２０００−２３３３５４号公報
【特許文献２】特開平２００５−１１８９０３号公報
【特許文献３】特開平２００６−３１９０４５号公報
【００１３】
しかし、特許文献１や特許文献２に見られる技術にあっては、ブラシ状のドレッサーやヒゲ除去工具などの別途装置を付加しなければならずコストがかかるばかりか、そのメインテナンスが煩雑なものとなり、決定的な解決策にはならないものである。特許文献３に見られるような不織布に樹脂を付着させ、不織布の密度や硬度を変えるものでは、不織布本来の研磨仕上げ効果を得ることが難しくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされた発明であって、半導体ウェーハの研磨作業中に、ヒゲの発生した研磨布などで構成される研磨部材を取り替えることなく、格別なメインテナンス作業も不要とし、不織布本来の研磨仕上げ効果を得ることのできるノッチ研磨用装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のノッチ研磨用装置は、
半導体ウェーハに設けられたノッチ部を研磨するための研磨部材が、中央部分側に位置する合成繊維や天然繊維を主原材料とした研磨布層と、その側面側に形成された樹脂層とから構成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、側面の樹脂層が、ノッチ端部領域の鏡面加工に関与する部分になっているため、この樹脂層によりノッチ端部領域のヒゲの出現が抑制または皆無となり、ヒゲの影響が半導体ウェーハのノッチ外部に位置する他の部分にまで及ぶことはなくなり、かつ中央部分側に合成繊維や天然繊維を主原材料とした研磨布層が存在するため、不織布本来の研磨仕上げ効果を得ることのできる。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明のノッチ研磨用装置は、
前記樹脂層が、中央部分側に位置する合成繊維や天然繊維を主原材料とした研磨布層を挟んで両側に形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ノッチ両端部分におけるヒゲの影響を阻止できるばかりか、ノッチ両端部分の研磨バランスを確保できる。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明のノッチ研磨用装置は、
前記樹脂層が、樹脂系の溶剤が不織布に薄く含侵した樹脂層であることを特徴としている。
この特徴によれば、前記樹脂層が樹脂系の溶剤が薄く含侵した不織布層になっており、側面の層もノッチ端部分によって掻き取られる現象が起きるものの、樹脂層により繊維の剥離が抑制されることになり、ヒゲの出現が軽減されるとともに、不織布本来の研磨仕上げ効果を保つことが出来る。また樹脂層の形成も簡易である。
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明のノッチ研磨用装置は、
前記樹脂層が、研磨部材と一体の薄い樹脂系塗膜層であることを特徴としている。
この特徴によれば、樹脂層が、研磨部材と一体の薄い樹脂系塗膜層であるため、ノッチ端部分でのヒゲの出現を一切なくすことができる。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明のノッチ研磨用装置は、
前記樹脂層が、接着剤で前記研磨布層に貼着された薄い樹脂膜層であることを特徴としている。
この特徴によれば、樹脂層が、接着剤で前記研磨布層に貼着された薄い樹脂膜層であるため、ノッチ端部分でのヒゲの出現を一切なくすことができる。
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明のノッチ研磨用装置は、
前記樹脂層が、主にウレタン系の樹脂を使用して形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ウレタン系の樹脂は鏡面加工用の素材として適しており、中央部分側の合成繊維や天然繊維を主原材料とした研磨布層と協働してノッチ部分の鏡面加工が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施例を以下に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施例にかかるノッチ研磨用装置を示す平面図である。ノッチ研磨用装置１は、主軸台（図示せず）から延びる駆動スピンドル２により回転可能に支持された研磨部材３を有しており、この研磨部材３は、半導体ウェーハ４のノッチ５の端面と上下傾斜面を鏡面加工するため、先端に凸状の外周部を持ち、ノッチ５のＶ字状谷の底（円弧部）と内側直線部とを研磨出来るようになっている。研磨部材３としてのノッチ部研磨用の研磨布は、合成繊維や天然繊維を原材料とし、それをフェルト状に仕立てた部分を有している。図示しない主軸台には電気モータなどのスピンドル駆動源（図示せず）が設けられており、駆動スピンドル２及びこれに取り付けられた研磨部材３を回転駆動するようになっている。
【００２３】
ノッチ研磨用装置１における研磨部材３は、図１に示されるようにリング形状をしており、把持板６で両面から把持されて補強されるとともに、駆動スピンドル２に連接されている。図２に示されるように、半導体ウェーハチャック１０は、半導体ウェーハ４を支持するためのウェーハ支持面を備えており、半導体ウェーハ４が半導体ウェーハチャック１０で吸引されることによって固定的に支持されている。そしてこの固定された半導体ウェーハ４に対してノッチ研磨用装置１が図２に示されるように揺動し、ノッチ５を上下両側から鏡面加工できるようになっている。なお、この実施例ではノッチ研磨用装置１を揺動させて半導体ウェーハ４の位置を不動にしているが、その逆に半導体ウェーハ４を揺動させてノッチ研磨用装置１の位置を不動にすることも出来る。ただし揺動運動については任意であって、必ずしもこれを行わせる必要はない。半導体ウェーハ研磨作業に当たり、部の上方にはスラリー供給装置、具体的にはノズル１１が設けられており、このノズル１１から研磨作業部にスラリー１２が供給されるようになっている。
【００２４】
そして本実施例においては、このリング形状の研磨部材３は、図３に示されるように合成繊維や天然繊維を原材料としフェルト状に仕立てられた不織布層（中央部分）７の側面に樹脂系の溶剤１３が薄く含侵されており、この樹脂の硬化によって研磨部材の側面に薄い塗膜が形成された状態になった含侵樹脂層８が形成されている。この樹脂は、ウレタン系の樹脂である。研磨部材３の不織布層（中央部分）７は合成繊維や天然繊維を原材料とし、それをフェルト状に仕立てたものであるため、液状の樹脂であれば程度の差こそあれ含侵することになるが、格別含侵がなくても、研磨部材３の不織布層（中央部分）７と一体となる薄い塗膜が形成されれば十分である。また、更に異なる別の実施例として、図４に示されるように薄い樹脂膜９を接着剤で研磨部材３の不織布層（中央部分）７に貼着することも可能である。特にウレタン系の樹脂は、フェルト状の合成繊維や天然繊維（不織布）の使用が主流になる前に鏡面加工用に利用されていた素材であるため、鏡面加工用の素材として適しているばかりか、繊維ではないためにノッチによって一部が掻き取られる現象は起き難い。
【００２５】
このように研磨部材３は、中央部分７がフェルト状の合成繊維や天然繊維（不織布層）であり、その側面（少なくとも片面）側が、１．樹脂系の溶剤が不織布に薄く含侵した含侵樹脂層８（樹脂層）、２．研磨部材と一体の薄い樹脂系塗膜層（樹脂層）、３．接着剤で貼着された薄い樹脂膜９（樹脂層）になっており、この側面の樹脂層が、ノッチ両端部領域（糸面部との境を含む場合がある）の鏡面加工に関与する部分になっている。
【００２６】
研磨作業は以下のように行われる。すなわち、まず半導体ウェーハ４を真空テーブルである半導体ウェーハチャック１０で把持し、研磨布などで構成される研磨部材３が装着されたノッチ研磨用装置１の研磨部材３先端と、半導体ウェーハ４のノッチ５とを向かい合わせ、駆動スピンドル２でノッチ研磨用装置１を回転させると同時にスラリー供給装置１１からノッチ研磨領域にスラリー１２を供給する。次いで送出し駆動装置を作動させて駆動スピンドル２とともに研磨部材３を移動させ、研磨布などで構成される研磨部材３先端をノッチ５内に侵入させる。研磨時には、送出し駆動装置の付勢力が働き、研磨部材３はノッチ研磨領域に押圧された状態で研磨が遂行される。
【００２７】
このようにして半導体ウェーハ４のノッチ研磨が進んだ場合、図５に示されるように本実施例は研磨部材３の不織布層（中央部分）７がフェルト状の合成繊維や天然繊維（不織布層）であり、この不織布層（中央部分）７が位置する当接領域Aではノッチ５によって繊維の一部が掻き取られる現象が起き、ここにヒゲが現れるが、このヒゲの影響は、図５の当接領域Bで示されるような半導体ウェーハ４のノッチ外部に位置する他の糸面にまで及ぶことはなく、半導体ウェーハＷの表面状態が視覚的に劣る原因にはならない。
【００２８】
そして研磨部材３の両側面側に関しては、本実施例の場合、樹脂系の溶剤が薄く含侵したの含侵樹脂層８になっており、この側面の層が、ノッチ両端部領域の鏡面加工に関与する部分になっている。この場合、側面の含侵樹脂層８もノッチ両端部分によって掻き取られる現象が起きるものの、樹脂層により繊維の剥離が抑制されることになり、ヒゲの出現が軽減され、ヒゲの影響が半導体ウェーハ４のノッチ外部に位置する他の糸面にまで及ぶことはなく、半導体ウェーハ４の表面状態が視覚的に劣る原因にはならない。また、この樹脂をウレタン系の樹脂に代表されるような樹脂とすることにより、ノッチ両端部分の鏡面仕上げ効果が向上することとなる。ノッチ両端部分の鏡面仕上げを、前記した２．研磨部材と一体の薄い樹脂系塗膜層（樹脂層）、３．接着剤で貼着された薄い樹脂膜９（樹脂層）で行えば、ノッチ両端部分ではヒゲの出現を一切なくすことができる。
【００２９】
また、側面の樹脂層の厚さは適宜選択可能であるが、側面に樹脂層８，９が存在することにより、中央部分寄りの不織布層７に生じたヒゲが側面側まで張り出し、半導体ウェーハ４のノッチ外部に位置する他の糸面にまで及ぶことを効果的に阻止できることになる。
【００３０】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、研磨部材の不織布層（中央部分）７が全てフェルト状の合成繊維や天然繊維（不織布層）となっているが、これに限らず中央部分に樹脂層などの別の素材が適宜混在配列されていても良く、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のノッチ研磨用装置と半導体ウェーハとの当接状態を示す平面図である。
【図２】本発明のノッチ研磨用装置と半導体ウェーハとの当接状態を示す正面図である。
【図３】本発明の実施例１である研磨部材の端部拡大図である。
【図４】本発明の実施例３である研磨部材の端部拡大図である。
【図５】本発明の実施例１である研磨部材と半導体ウェーハとの当接状態を示す一部拡大平面図である。
【図６】従来の研磨部材と半導体ウェーハとの当接状態を示す一部拡大平面図である。
【図７】従来の使用時の研磨部材の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１                ノッチ研磨用装置
２                駆動スピンドル
３                研磨部材
４                半導体ウェーハ
５                ノッチ
６                把持板
７                不織布層（研磨布層）
８                含侵樹脂層
９                樹脂膜
１０              半導体ウェーハチャック
１１              ノズル
１２              スラリー
１３              樹脂系の溶剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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